CN108676397A - 一种石墨烯海上风电叶片面漆及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种石墨烯海上风电叶片用面漆及制备方法，可用于海上风电叶片的保护作用。使用石墨烯浆料，增加了面漆的耐磨性、防腐性，更适合海洋环境下的叶片保护。由A、B两组分组成，A组分由羟基丙烯酸酯、聚天门冬氨酸酯、颜填料、分散剂、消泡剂、防霉剂、防锈颜料、石墨烯浆料组成；B组分由异氰酸酯三聚体组成；石墨烯浆料由石墨烯、增稠剂、硅烷偶联剂、二甲苯、丁酯、PMA组成。本发明涉及的海上风电叶片用面漆，是一种高固含聚氨酯体系面漆，使用石墨烯浆料增加了石墨烯在涂层中的分散均匀度，解决了石墨烯在涂层中的分散团聚问题，具有较好的耐磨性、耐老化雨蚀、防冰、耐高低温、耐盐雾、耐湿热、耐霉菌等性能。另外，还具有较好的层间附着力，可与各类底漆配套使用。

Description

一种石墨烯海上风电叶片面漆及制备方法
技术领域
本发明涉及一种石墨烯海上风电叶片用面漆及制备方法，可用于海上风电叶片的保护作用。使用石墨烯浆料，增加了面漆的耐磨性、防腐性能，更适合海洋环境下的叶片保护。
背景技术
我国的海洋环境，根据季节不同有所差别，夏季海洋环境湿度大，温度高，易生长各类海生物和霉菌，紫外线辐射较高；冬季海洋环境昼夜温差较大，湿冷，易结冰，雨蚀、冰雹较多。因此，应用于海洋环境下的风力发电机组叶片，和内陆环境下有所不同，海洋环境下更注重材料的耐磨、耐老化、防腐、防污、防冰、耐湿热等性能。
应用于海上风力发电机风轮叶片，使用于海洋潮湿的环境下，会受到雨水、盐雾的腐蚀，海洋环境昼夜温差较大，会受到冰雹等影响。因此，海上风电叶片涂料相比内陆风电叶片涂料的要求更苛刻。本专利涉及的海上风电叶片面漆，具有较好的耐磨性，耐雨蚀、防冰、耐高低温、耐盐雾、耐湿热、耐霉菌、耐老化等性能。另外，还具有较好的层间附着力，可与各类底漆配套使用。专利CN201610368435公开了一种高分散性单层石墨烯散热防腐涂料、其制备方法及其应用。使用的是与本专利不一样的成膜物体系，涂料的施工、制备工艺不同，使用的石墨烯也因为针对不同的体系、不同的使用条件，石墨烯浆料的成分、制备工艺不同。专利CN201210385555公开了一种石墨烯分散液及制备方法。列出了石墨烯分散液可选用的溶剂，并未针对不同的体系给出不同的溶剂配比。
本发明中涉及的海上风电叶片面漆，双组分聚氨酯体系，添加一定的石墨烯浆料。使用石墨烯浆料可增加石墨烯在涂料中的分散均匀度，解决石墨烯在涂料中的分散团聚问题，提高涂层的耐盐雾性，保证涂层柔韧性的同时还可适当提高涂层的耐磨性，并提高涂层的耐酸性、耐碱性。相比陆地用风电叶片面漆，具有较好的耐盐雾性、防冰、耐霉菌、耐湿热、柔韧性等性能，更适合于海洋环境下使用。
发明内容
本发明的海上风电叶片用面漆，为双组分聚氨酯体系，由A组分和B组分组成，配方如下：
所述A组分中的石墨烯浆料由下列成分组成：
A、B组分的重量比例为2：1～4：1，石墨烯浆料用量为A组分质量的5～10％。
石墨烯浆料是含均匀分散的石墨烯，是以二甲苯、醋酸丁酯、PMA为石墨烯的分散液，二甲苯、醋酸丁酯、PMA的重量比例为5：3：2或1：1：1，石墨烯含量为0.5～5％，增稠剂用量为1％～5％，硅烷偶联剂用量为0.5～5％。增稠剂为有机膨润土、聚乙烯蜡、醋酸乙基纤维素、醋酸丁基纤维素、氢化蓖麻油中的一种或几种，可以改变石墨烯浆料的触变性，有增稠的作用。硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、A150、A151及A171中的一种或几种，可以增加石墨烯的分散性。石墨烯浆料的制作流程如下，首先工业生产的单层石墨烯粉料和硅烷偶联剂按比例添加至混合溶液中，超声1～8小时，使石墨烯均匀分散至溶液中，随后将混合溶液置于高速搅拌下，按比例逐步加入增稠剂，继续搅拌0.5～2小时，得到最终的石墨烯浆料。使用石墨烯浆料，可以提高石墨烯在漆膜中的分散度，解决石墨烯分散团聚问题。石墨烯可以提高面漆的耐老化性、耐磨性、耐酸性、耐碱性，使用少量石墨烯就可以实现对涂料性能的明显提升。
本专利制备的石墨烯浆料，添加了偶联剂和增稠剂，增加了石墨烯在涂层体系的分散性。使用电阻率仪测试，选择2％石墨烯的浆料，用于风电面漆时，电阻率为10-5Ω；使用本专利方法的石墨烯浆料，电阻率为10-6Ω，表明本专利的石墨烯浆料在涂层体系中的分散度提高，使涂层电阻降低海上风电叶片面漆使用聚氨酯体系，A组分树脂采用羟基丙烯酸酯和聚天门冬氨酸酯，质量配比为4：1～2：1。羟基丙烯酸酯具有较好的耐候性、聚天门冬氨酸酯可增加涂层的柔韧性，二者配合使用，可保证面漆耐候性、耐老化性能、耐磨性，同时具有较好的柔韧性、耐冲击性。
所述的颜填料为滑石粉、云母粉、硫酸钡、重钙、钛白粉、气相二氧化硅、陶土里的一种或几种。颜填料的用量及配比根据临界体积浓度(CPVC)计算，上下不超过10％。
所述的防霉剂，为有机锡盐，海上风电叶片面漆使用于海洋潮湿环境下，极易生长各类霉菌，使用防霉剂可增加涂层的防霉性。
所述的防锈颜料为磷酸盐类、锌粉中的一种或几种，可增加涂层的防腐性。
B组分为异氰酸酯三聚体，使海上风电叶片面漆具有较好的柔韧性。
附图说明
图1为石墨烯浆料制备流程图。
图2为A组分制备流程图。
图3为B组分制备流程图。
具体实施方式
以下实施例用来进一步说明本发明
实施例1
A、B两组分按2：1的重量比例使用，石墨烯浆料用量为A组分的8％。测试漆膜性能如下。

Claims (9)

1.一种石墨烯海上风电叶片面漆，其特征在于，该面漆组成如下：
其中A组分中石墨烯浆料的组成为：
A、B组分的重量比例为2：1～4：1。
2.根据权利要求1所述的海上风电叶片面漆，其特征在于，所述石墨烯浆料中二甲苯、醋酸丁酯、PMA的重量比例为5：3：2或1：1：1。
3.根据权利要求1所述的海上风电叶片面漆，其特征在于，所述增稠剂为有机膨润土、聚乙烯蜡、醋酸乙基纤维素、醋酸丁基纤维素、氢化蓖麻油中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的海上风电叶片面漆，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、A150、A151及A171中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的海上风电叶片面漆，其特征在于，所述石墨烯浆料的制作流程如下，首先工业生产的单层石墨烯粉料按比例添加至混合溶液中，超声1～8小时，使石墨烯均匀分散至溶液中，随后将混合溶液置于高速搅拌下，按比例逐步加入增稠剂，硅烷偶联剂继续搅拌0.5～2小时，得到最终的石墨烯浆料。
6.根据权利要求1所述的海上风电叶片面漆，其特征在于，所述羟基丙烯酸酯和聚天门冬氨酸酯，重量配比为4：1～2：1。
7.根据权利要求1所述的海上风电叶片面漆，其特征在于，所述的颜填料为滑石粉、云母粉、硫酸钡、重钙、钛白粉、气相二氧化硅、陶土里的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的海上风电叶片面漆，其特征在于，所述的防霉剂为有机锡盐。
9.根据权利要求1所述的海上风电叶片面漆，其特征在于，所述的防锈颜料为磷酸盐类、锌粉中的一种或几种。
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